JPH0471943B2 - - Google Patents

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JPH0471943B2
JPH0471943B2 JP58029671A JP2967183A JPH0471943B2 JP H0471943 B2 JPH0471943 B2 JP H0471943B2 JP 58029671 A JP58029671 A JP 58029671A JP 2967183 A JP2967183 A JP 2967183A JP H0471943 B2 JPH0471943 B2 JP H0471943B2
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JP
Japan
Prior art keywords
parts
water
weight
dispersion
polyalkylene glycol
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58029671A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59155413A (en
Inventor
Yoshigo Ninomya
Yoichi Abe
Toshio Shimomura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd filed Critical Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Priority to JP2967183A priority Critical patent/JPS59155413A/en
Publication of JPS59155413A publication Critical patent/JPS59155413A/en
Publication of JPH0471943B2 publication Critical patent/JPH0471943B2/ja
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規にして有用なる樹脂分散体および
該樹脂分散体の製法に関する。さらに詳細には、
本発明は、特定のポリアルキレングリコールと、
特定のα,β−エチレン性不飽和単量体(以下、
重合性ビニルモノマーともいう。)とを用いて得
られる、いわゆる乳化剤および保護コロイドの類
を含まない、カチオン性または両性タイプの共重
合体(以下、ビニル共重合体ともいう。)と、ポ
リアルキレングリコールおよび水溶性有機溶剤と
から成る水性樹脂分散体、ならびに該水性樹脂分
散体の製法に関する。 水系の塗装剤は低公害および省資源型という点
から、近年、特に注目されており、ベース樹脂の
タイプとしては水溶性と水分散性のものとがあつ
て、それぞれに特長を有してはいるが、総じて塗
膜の乾燥性、耐水性、光沢または基材への付着性
が解決されねばならない課題として残されてい
る。 そのうち、水溶性タイプの樹脂としては、樹脂
中に存在させたカルボキシル基をアンモニアまた
はアミン類などのアルカリで中和し溶解せしめ
る、いわゆるアニオン・タイプのものと、樹脂中
に存在させた第3級アミノ基を酸で中和し溶解せ
しめる、いわゆるカチオン・タイプのものとが既
に市販されていて、これら両タイプの樹脂とも光
沢および付着性は良好ではあるものの、通常、有
機溶剤量が30〜50重量%と多く含まれているため
に、公害対策上の問題もあるし、塗膜の乾燥性お
よび耐水性に劣るという欠点がある。 他方、乳化剤や保護コロイドの存在下に乳化重
合させて得られる分散液あるいは機械的に分散さ
せて得られる分散液は、それら分散液の粘度に関
係なく高分子量の重合体分子を含めることもでき
るし、高固形分濃度のものであつても低粘度にす
ることもできるし、安全性および臭気に影響を及
ぼす有機溶剤やアミン類などを殆ど使用すること
もない処から、乾燥性には優れているものの、塗
膜光沢や作業適性に劣るし、使用される乳化剤や
保護コロイドなどの影響で塗膜の耐水性とか、基
材への付着性とかが劣るなどの欠点がある。 そこで、目下の処は、水溶性樹脂と水分散性樹
脂との双方の長所を生かしたコロイド分散系樹脂
の検討がなされてきている。 本発明者らも、こうした背景の中で懸案の諸問
題を解決すべく鋭意検討を行つた結果、第3級ア
ミノ基をもつた重合性ビニルモノマーを重合反応
系に必須のモノマーとして導入し、さらにポリア
ルキレングリコールの特定量を含んだ水溶性溶媒
溶液を媒質として使用することにより得られるビ
ニル共重合体溶液に水を添加して分散せしめた水
性樹脂分散液が、乳化剤および保護コロイドの使
用に及ぶことなく、それ自体で安定なものであ
り、しかも耐水性などに優れた高密着性の塗膜を
与えるものであることを見出して、本発明を完成
させるに到つた。 すなわち、本発明は、それぞれ、一つには、第
3級アミノ基を持つたα,β−エチレン性不飽和
単量体の2〜35重量部と、これと共重合可能なる
他のα,β−エチレン性不飽和単量体の98〜65重
量部とを、600〜20000なる分子量を有する、ポリ
エチレングリコールを必須とするポリアルキレン
グリコール(以下、ポリアルキレングリコールと
略記する。)を溶解させた水溶性有機溶媒(以下、
水溶性溶媒と略記する。)の溶液中で、重合せし
めて得られる共重合体と、水溶性溶媒および上記
ポリアルキレングリコールとから成る、水性樹脂
分散液(以下、分散液ないしは樹脂分散液などと
もいう。)を提供しようとするものであるし、二
つには、600〜20000なる分子量を有する、ポリア
ルキレングリコールを溶解させた水溶性溶媒の溶
液中で、まず、第3級アミノ基を持つたα,β−
エチレン性不飽和単量体の2〜35重量部と、これ
と共重合可能なる他のα,β−エチレン性不飽和
単量体の98〜65重量部とを重合せしめ、次いで、
かくして得られる共重合体を、水で以て分散せし
めることから成る、上記共重合体と、上記水溶性
溶媒および上記ポリアルキレングリコールとから
構成された、水性樹脂分散液の製造法をも提供し
ようとするものである。 ここで、本発明において上記第3級アミノ基含
有重合性ビニルモノマーを必須の成分化合物とす
るのは、当該モノマーを使用して得られる共重合
体が、酸中和されたさいに水分散性を付与すると
いう効果と、各種基材への優れた付着性を発揮す
るという効果との両効果を狙つたものであるし、
他方、上記ポリアルキレングリコールを含めた系
中で重合せしめるのは、該ビニル共重合体と当該
ポリアルキレングリコールとの化学的結合(グラ
フト化など)ならびに物理的融合が同時に進行し
て該ビニル共重合体が自己分散能をもつたポリマ
ーとなり、分散効果を助長させることを狙つたも
のである。 本発明において用いられる前記第3級アミノ基
含有重合性ビニルモノマーとして代表的なものに
は、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレー
ト、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート
の如きジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリ
レート類をはじめ、ビニルピリジン、2−メチル
−5−ビニルピリジンの如きビニルピリジン類;
ジメチルアミノイールビニルエーテルの如きジア
ルキルアミノアルキルビニルエーテル類;ジメチ
ルアミノエチル(メタ)アクリルアミドの如きア
ルキルアミノ基含有(メタ)アクリルアミド類な
どがあり、これらは単独使用でも2種以上の併用
でもよい。 また、これらの第3級アミノ基含有重合性ビニ
ルモノマーと共重合可能な他の重合性ビニルモノ
マーとして代表的なものには酢酸ビニル、プロプ
オン酸ビニル、バーサテイツク酸の如きビニルエ
ステル類;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)ア
クリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチルの如
き(メタ)アクリル酸のアルキルエステル類;ス
チレン、ビニルトルエンの如き芳香族ビニル化合
物;エチレンの如きα−オレフイン類;ブタジエ
ンの如きジエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン
の如きハロゲン化ビニル類;メチルビニルエーテ
ルの如きビニルエーテル類;マレイン酸ジアルキ
ルエステル、フマル酸ジアルキルエステル、イタ
コン酸ジアルキルエステルの如き不飽和二塩基酸
のジアルキルエステル類などがあり、これらは単
独使用でも2種以上の併用でもよい。 さらに必要に応じて、α,β−不飽和エチレン
性カルボン酸類、ビニルスルホン酸、スチレンス
ルホン酸などの不飽和酸またはそれらの塩類;
(メタ)アクリルアミドあるいはそれらのN−メ
チロール化物または該メチロール化物のアルコキ
シ化物;β−ヒドロキシエチルメタクリレートな
どのヒドロキシル基含有α,β−エチレン性不飽
和単量体;グリシジル(メタ)アクリレート、ア
リルグリシジルエーテルなどのグリシジル基含有
α,β−エチレン性不飽和単量体なども少量併用
することができ、特に酸モノマーを共重合せしめ
たものは両性タイプの水性分散体となる処から、
特長ある性能を示すものである。 前記ビニル共重合体の組成で、前掲された如き
第3級アミノ基含有重合性ビニルモノマーを2〜
35重量部としたのは、2重量部未満では水分散性
が不足することになるし、しかもカチオン性が低
下するために付着性などの特性が十分に発揮され
得なくなり、逆に35重量部を越えるときは親水性
が大となつて耐水性が低下することになるし、し
かもこうした水溶性の大なるために目的とする分
散体が得られ難くなる処から限定されるものであ
る。より好ましくは全ビニルモノマー100重量部
中5〜15重量部なる範囲内とするのがよい。 他方、併用さえる前記ポリアルキレングリコー
ルの使用料については、ビニル共重合体の分散性
付与効果と塗膜の耐水性などの所望性能との兼合
い、さらには樹脂分散液の所望の中和度という設
計画から決定されるべきではあるが、当該ポリア
ルキレングリコールの使用量が全重合性ビニルモ
ノマーの100重量部に対して10重量部以上であれ
ば、中和せずともビニル共重合体の水性分散化が
可能であるという利点がある。 しかしながら、この使用量が20重量部を越えて
多くなつてもグラフト化効率などは殆ど向上され
得なく、しかも耐水性能が低下することになる。
逆に、1重量部未満の使用量では殆ど分散効果が
得られ難くなる。 また、当該ポリアルキレングリコールの分子量
に関しては、600未満であると親水性に乏しくな
つて分散効果を期し得なくなるし、逆に20000を
越える分子量のものでは前記ビニル共重合体との
グラフト化や該共重合体との融合も起りにくく、
分散効果が上がらない。 当該ポリアルキレングリコールの代表的なもの
としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコールまたはこれらポリエチレングリコ
ールとポリプロピレングリコールとのブロツク・
コポリマーなどが挙げられ、これらは単独使用で
も2種以上の併用でもよい。 以上に掲げられたような諸原料を用いて得られ
る前記ビニル共重合体を水で分散せしめて樹脂分
散液を調製するには、水のみを用いて分散させる
方法と、水と酸類とを用いて分散させる方法とが
あるが、両性タイプの分散液となす場合には前者
方法を、カチオン性分散液となす場合には後者方
法を行うのが好ましい。 ここで、前記樹脂分散液の中和に使用される酸
類として代表的なものには蟻酸、酢酸の如き有機
酸と、塩酸の如き無機酸とがあるし、また前記し
た水溶性溶媒としては、前記ビニル共重合体を溶
解させる能力を有するもので、塗料化したさいに
ワキやダレなどのトラブルを発生させなく、しか
も乾燥性などにも優れるなどの如く、塗布適性を
も有するものを選択することが望ましく、かかる
ものとしてはアルコール系、セロソルブ系、カル
ビトール系およびこれらの誘導体などの水溶性の
ものが該当し、いずれも公知慣用のものがそのま
ま使用できる。 そして、当該水溶性溶媒の使用量としては前記
樹脂分散液の樹脂固形分100重量部に対して20〜
100重量部の範囲が望ましい。20重量部未満では
反応中に溶液粘度が上昇するために重合反応の進
行に支障を来すし、逆に100重量部を越えると樹
脂分散液の粘度上昇や分散安定性の低下が起る
し、省資源の趣旨にも反することになる。より好
ましくは、最終の樹脂分散液中で30重量%以下に
押えるように設計すべきである。 また、当該溶媒量は前記ビニル共重合体溶液へ
の水などの添加による分散化ののち、低沸点の水
溶性溶媒を減圧蒸留などによつて更に低減させる
こともできる。 前記した重合反応は通常の溶液重合反応方式に
従つて遂行すればよく、特に制限されるものでは
ない。 次いで、ビニル共重合体樹脂溶液の水への分散
化は水中へ該樹脂溶液を添加して分散せしめる方
法と、逆に該樹脂溶液中へ水を注入して分散せし
める方法との双方が可能であつて、いずれの方法
によろうとも、系を50〜100℃に加温、加熱して
攪拌下にゆつくりろ添加して行き分散をはかるこ
とが望ましい。 他方、前記の水性樹脂分散液を中和するために
用いられる酸類はそれらを添加、注入する側、ま
たは逆にそれらが添加、注入される側のいずれに
も混和せしめておくことができるが、安定な分散
体を得るには、まず酸類の定量を樹脂溶液中に予
め混和せしめておき、次いでかくして中和された
状態にある樹脂溶液中に水を添加、注入して分散
せしめるという方式を採るのが望ましい。 かくして得られる本発明の分散液はそのまま塗
装剤などとして使用できるが、さらに必要に応じ
て、本発明の分散液には顔料、可塑剤または他の
溶剤を添加せしめたり、混和性のある他の水系樹
脂とブレンド物としても使用できる。 本発明の樹脂分散液はカチオン性または両性タ
イプのものとして得られるが、カチオン性タイプ
のものは被塗物などとなる基材中のアニオン性成
分への付着性に優れるし、しかも併用系の場合、
つまり、たとえば下塗りと上塗りとの塗装剤中に
含まれるバインダー成分におけるアニオン基ある
いは他の添加成分におけるアニオン性の充填剤ま
たは顔料などとの接着性も良好となる処から、仕
上げ剤としての密着性も向上するという利点を有
する。 他方、両性タイプのものも広いPH範囲での使用
が可能であり、かかる付着性に関しては基材の選
択性も極めて少ない。 また、本発明の分散液は顔料と直接に練り合せ
が可能であり、乳化剤を用いての乳化重合体のよ
うな分散安定性や泡の問題は殆どない、というそ
うした面でのメリツトもある。 而して、本発明の分散液ないしは該分散液から
得られる塗装用組成物は浸漬法、刷毛塗り、スプ
レー塗り、ロール塗りなどの方法により塗装せし
めることが可能であり、木、紙、繊維、プラスチ
ツクス、セラミツクス、皮革、無機質セメント基
材、鉄、非鉄金属などの表面に塗装することがで
きる。 また、本発明の分散液の用途としては塗装用の
みに限られなく、含浸用または接着用と多岐に亘
り使用可能である。 次に、本発明を実施例および比較例により具体
的に説明するが、部および%は特に断りのない限
りは、すべて重量基準であるものとする。 実施例 1 攪拌機、温度計、還流冷却器、滴下漏斗および
不活性ガス導入口を備えた2のフラスコ中に、
ブチルセロソルブ300部および「ポリエチレング
リコール#6000」〔第一工業製薬(株)製のポリエチ
レングリコール;平均分子量=2700〜3400〕の70
分を仕込んで窒素ガスを吹き込みながら120℃に
昇温した。 別に、メチルメタクリレート455部、n−ブチ
ルアクリレート210部およびジメチルアミノエチ
ルアクリレート35部を予め秤量混合しておき、他
方、t−ブチルハイドロパーオキサイド14部を
予め秤量しておいて別々の滴下口より滴下させる
ようにして各別に3時間を要して滴下重合させ、
さらに同温度に2時間保持して重合を完結せしめ
た。 しかるのち、80℃まで冷却せしめてから88%蟻
酸の6部を870部の水に溶解させた溶媒を2時間
要して滴下し、分散化をはかり、次いで25℃まで
降温せしめた。 このようにして得られた目的樹脂分散液は不揮
発分(NV)が40%、粘度(25℃におけるブルツ
ク・フイールド粘度;以下同様)が2500cpsで、
かつPHが5.6であつた。 実施例 2 実施例1と同様のフラスコに、エチルカルビト
ール300部および「ポリエチレングリコール
#6000」100部を仕込んで窒素気流中で100℃まで
昇温する一方で、メチルメタクリレート421部、
2−エチルヘキシルメタクリレート224部および
ジメチルアミノエチルメタクリレート35部を予め
秤量混合させ、それと共にt−ブチルパーオキシ
−2−エチルヘキサノエートの7部を秤量してお
いて、これらを別々の滴下口から注入して3時間
に亘つて滴下重合せしめたのち、さらに同温度に
2時間保持して重合を完結させた。 しかるのち、90℃まで冷却させて水の907部を
2時間かけて滴下し、分散化をはかつてから、25
℃まで冷却し、降温せしめた。 ここに得られた目的樹脂分散液はNVが40%、
粘度が2500cpsでPHが6.1であつた。 実施例 3 実施例1と同様のフラスコに、イソプロピルア
ルコールの150部、イソプロピレングリコールの
150部および「ポリエチレングリコール#4000」
〔同上社製品;平均分子量=7400〜9000〕の150部
を仕込み、窒素気流中で80℃まで昇温した。 別に、スチレン266部、メチルメタクリレート
70部、2−エチルヘキシルメタクリレート280部
およびジメチルアミノビニルエーテル84部を予め
秤量混合し、同時にt−ブチルパーオキシ−2−
エーテチルヘキサノエートの7部を秤量しておい
て、これらを別々の滴下口から注入して3時間に
亘つて均一に滴下重合させ、さらに同温度に2時
間保持して重合を完結させた。 しかるのち、同温度において88%蟻酸の7部を
807部の水に溶解させた溶液を2時間かけて滴下
して分散化せしめてから、25℃に降温した。 ここに得られた樹脂分散液はNVが40%、粘度
2700cpsで、PHが5.6であつた。 比較例 1 「ポリエチレングリコール#6000」だけを、重
合性ビニルモノマーの重合が終つたのちに、同量
添加して溶解させ、しかるのち水で分散せしめる
ように変更させた以外は、実施例1と同様の操作
を繰り返した処が、系の増粘が著しく、安定な分
散液が得られなかつた。 比較例 2 ジメチルアミノエチルアクリレートの代りに同
量のメタクリル酸を使用し、かつ、蟻酸水溶液の
代りに876も部の水を使用するように変更させた
以外は、実施例1と同様にして対照用の樹脂分散
液を得た。 このものはNVが40%、粘度が310cps、PHが5.4
なるものであつた。 比較例 3 重合温度を80℃とし、モノマーの滴下時間を3
時間とし、滴下終了後の保持時間を3時間とし
て、乳化剤を用いての通常の乳化重合法により、
下記の如き原料を使用してエマルジヨン・ポリマ
ーを得た。 メチルメタクリレート 65部 n−ブチルアクリレート 30〃 メタクリル酸 5〃 ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ 4〃 過硫酸アンモニウム 0.3〃 水 156.4〃 計 260.7〃 ここに得られたエマルジヨンはNVが40%、粘度
が200cps、PHが3.5であつた。 比較例 4 原料を下記の如く変更させた以外は、比較例3
と同様の通常の乳化重合法によりエマルジヨン・
ポリマーを得た。 メチルメタクリレート 50部 n−ブチルアクリレート 40〃 メタクリル酸 10〃 ブチルセロソルブ 70〃 t−ブチルパーオキシベンゾエート 1〃 トリエチルアミン 12〃 水 70〃 計 253〃 ここに得られたエマルジヨンはNVが40%、粘
度が20000cps、PHが9.2であつた。 実施例1〜3で得られた水性樹脂分散液および
比較例2〜4で得られた水系樹脂について、下記
に示れる如き要領で塗料を調製し、後記する如き
各種試験に応じて塗膜を形成せしめ、次いで各種
塗膜について性能試験を行つた。 酸化チタン/シリカ/炭酸カルシウム=50/
40/10 (重量比) PWC=55% NV=55% 性能試験の結果は第1表にまとめて示すが、判
定基準はいずれの試験においても次の通りであ
る。 ○……良好 △……やや不良 ×……不良 なお、実施例2で得られた水性樹脂分散体は、
このPHを酸性側にすれば該樹脂中に含まれるアミ
ノ基が中和されてカチオンとして作用し、逆にア
ルカリ性側にすれば樹脂中のカルボキシル基が中
和されてアニオンとして作用する処に特長があ
り、この水性樹脂分散液はPH3〜9なる範囲では
系の安定性が良く、しかもアニオン性基材および
カチオン性基材のいずれにも優れた付着効果を発
揮できるものである。 因に、この分散液が上記PH領域内においてどの
ように粘度の変化を示すかについて、PHと粘度と
の関係を第1図として図示することにする。 【表】
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel and useful resin dispersion and a method for making the resin dispersion. In more detail,
The present invention provides a specific polyalkylene glycol,
Certain α,β-ethylenically unsaturated monomers (hereinafter referred to as
Also called polymerizable vinyl monomer. ), a cationic or amphoteric type copolymer (hereinafter also referred to as vinyl copolymer) that does not contain so-called emulsifiers and protective colloids, and a polyalkylene glycol and a water-soluble organic solvent. The present invention relates to an aqueous resin dispersion comprising: and a method for producing the aqueous resin dispersion. Water-based coating agents have attracted particular attention in recent years because they are low-pollution and resource-saving, and there are two types of base resins: water-soluble and water-dispersible, each with their own unique characteristics. However, in general, the drying properties, water resistance, gloss, or adhesion of the coating film to the substrate remain issues that must be solved. Among these, water-soluble type resins include so-called anion type resins, in which carboxyl groups present in the resin are neutralized and dissolved with alkali such as ammonia or amines, and tertiary type resins present in the resin. So-called cationic resins, in which amino groups are neutralized and dissolved with acid, are already commercially available, and although both of these types of resins have good gloss and adhesion, they usually require an organic solvent amount of 30 to 50%. Since it is contained in a large amount by weight, there are problems in terms of anti-pollution measures, and there are also disadvantages in that the drying properties and water resistance of the coating film are poor. On the other hand, dispersions obtained by emulsion polymerization in the presence of emulsifiers and protective colloids or dispersions obtained by mechanical dispersion can contain high molecular weight polymer molecules regardless of the viscosity of these dispersions. However, even if it has a high solid content concentration, it can be made to have a low viscosity, and it has excellent drying properties because it does not use organic solvents or amines that affect safety and odor. However, it has drawbacks such as poor coating gloss and workability, and poor coating film water resistance and poor adhesion to substrates due to the effects of the emulsifiers and protective colloids used. Therefore, colloidal dispersion resins that take advantage of the advantages of both water-soluble resins and water-dispersible resins are currently being studied. Against this background, the present inventors conducted intensive studies to solve the various pending problems, and as a result, introduced a polymerizable vinyl monomer having a tertiary amino group as an essential monomer into the polymerization reaction system. Furthermore, an aqueous resin dispersion obtained by adding water to a vinyl copolymer solution obtained by using a water-soluble solvent solution containing a specific amount of polyalkylene glycol as a medium can be used as an emulsifier and a protective colloid. The present inventors have now completed the present invention by discovering that the present invention is stable on its own without causing any problems, and provides a coating film with high adhesion and excellent water resistance. That is, the present invention comprises, in part, 2 to 35 parts by weight of an α,β-ethylenically unsaturated monomer having a tertiary amino group, and another α,β-ethylenically unsaturated monomer copolymerizable therewith. 98 to 65 parts by weight of β-ethylenically unsaturated monomer were dissolved in polyalkylene glycol (hereinafter abbreviated as polyalkylene glycol) having a molecular weight of 600 to 20,000 and essentially including polyethylene glycol. Water-soluble organic solvent (hereinafter referred to as
Abbreviated as water-soluble solvent. ), an aqueous resin dispersion (hereinafter also referred to as a dispersion or resin dispersion) comprising a copolymer obtained by polymerization, a water-soluble solvent, and the above-mentioned polyalkylene glycol. Second, in a solution of a water-soluble solvent in which a polyalkylene glycol having a molecular weight of 600 to 20,000 is dissolved, α,β-
2 to 35 parts by weight of an ethylenically unsaturated monomer and 98 to 65 parts by weight of another α,β-ethylenically unsaturated monomer that can be copolymerized therewith are polymerized, and then,
We also provide a method for producing an aqueous resin dispersion comprising the above copolymer, the above water-soluble solvent, and the above polyalkylene glycol, which comprises dispersing the thus obtained copolymer with water. That is. Here, in the present invention, the above-mentioned tertiary amino group-containing polymerizable vinyl monomer is used as an essential component compound because the copolymer obtained using the monomer has a water-dispersible property when acid neutralized. The aim is to achieve both the effect of imparting properties and the effect of exhibiting excellent adhesion to various substrates.
On the other hand, polymerization in a system containing the polyalkylene glycol involves simultaneous chemical bonding (grafting, etc.) and physical fusion between the vinyl copolymer and the polyalkylene glycol, resulting in the formation of the vinyl copolymer. The aim is to coalesce into a polymer with self-dispersion ability, thereby promoting the dispersion effect. Typical examples of the tertiary amino group-containing polymerizable vinyl monomer used in the present invention include dialkylaminoalkyl (meth)acrylates such as dimethylaminoethyl (meth)acrylate and diethylaminoethyl (meth)acrylate. , vinylpyridine such as vinylpyridine, 2-methyl-5-vinylpyridine;
Examples include dialkylaminoalkyl vinyl ethers such as dimethylaminoyl vinyl ether; alkylamino group-containing (meth)acrylamides such as dimethylaminoethyl (meth)acrylamide; these may be used alone or in combination of two or more. Typical examples of other polymerizable vinyl monomers that can be copolymerized with these tertiary amino group-containing polymerizable vinyl monomers include vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, and versatile acid; (meth) Alkyl esters of (meth)acrylic acid such as methyl acrylate, ethyl (meth)acrylate, and butyl (meth)acrylate; aromatic vinyl compounds such as styrene and vinyltoluene; α-olefins such as ethylene; dienes such as; vinyl halides such as vinyl chloride and vinylidene chloride; vinyl ethers such as methyl vinyl ether; dialkyl esters of unsaturated dibasic acids such as dialkyl maleate, dialkyl fumarate, and dialkyl itaconate. These may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, if necessary, unsaturated acids such as α, β-unsaturated ethylenic carboxylic acids, vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, or salts thereof;
(Meth)acrylamide or N-methylolated products thereof or alkoxylated products of the methylolated products; hydroxyl group-containing α,β-ethylenically unsaturated monomers such as β-hydroxyethyl methacrylate; glycidyl (meth)acrylate, allyl glycidyl ether A small amount of glycidyl group-containing α,β-ethylenically unsaturated monomers such as
This shows distinctive performance. In the composition of the vinyl copolymer, the above-mentioned tertiary amino group-containing polymerizable vinyl monomer is added to
The reason why the content is 35 parts by weight is that if it is less than 2 parts by weight, the water dispersibility will be insufficient, and the cationic properties will be reduced, making it impossible to fully exhibit properties such as adhesion. If it exceeds this range, the hydrophilicity will increase and the water resistance will decrease, and furthermore, due to the high water solubility, it will be difficult to obtain the desired dispersion, so it is limited. More preferably, the amount is within the range of 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the total vinyl monomer. On the other hand, regarding the amount of polyalkylene glycol used in combination, the balance between the dispersibility imparting effect of the vinyl copolymer and the desired performance such as water resistance of the coating film, and the desired degree of neutralization of the resin dispersion are determined. Although it should be determined from the design plan, if the amount of the polyalkylene glycol used is 10 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the total polymerizable vinyl monomer, the aqueous content of the vinyl copolymer can be improved without neutralization. It has the advantage of being decentralized. However, even if the amount used exceeds 20 parts by weight, the grafting efficiency will hardly be improved, and moreover, the water resistance will deteriorate.
On the other hand, if the amount used is less than 1 part by weight, it becomes difficult to obtain a dispersing effect. Regarding the molecular weight of the polyalkylene glycol, if it is less than 600, it will have poor hydrophilicity and a dispersing effect cannot be expected, whereas if it has a molecular weight exceeding 20,000, it will not be possible to graft it with the vinyl copolymer or dispersion effect. Fusion with copolymers is also less likely to occur,
The dispersion effect does not improve. Typical examples of the polyalkylene glycol include polyethylene glycol, polypropylene glycol, or a block combination of these polyethylene glycols and polypropylene glycol.
Examples include copolymers, and these may be used alone or in combination of two or more. In order to prepare a resin dispersion liquid by dispersing the vinyl copolymer obtained using the raw materials listed above in water, there are two methods: a method of dispersing using only water, and a method of dispersing using water and acids. There is a method of dispersing the dispersion liquid, but it is preferable to use the former method when preparing an amphoteric dispersion, and the latter method when preparing a cationic dispersion. Typical acids used to neutralize the resin dispersion include organic acids such as formic acid and acetic acid, and inorganic acids such as hydrochloric acid. Select a material that has the ability to dissolve the vinyl copolymer, does not cause problems such as wrinkles or sag when it is made into a paint, and has excellent drying properties and is suitable for application. Desirably, water-soluble ones such as alcohol-based, cellosolve-based, carbitol-based and derivatives thereof are applicable, and any known and commonly used ones can be used as they are. The amount of the water-soluble solvent used is 20 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the resin solid content of the resin dispersion.
A range of 100 parts by weight is desirable. If it is less than 20 parts by weight, the solution viscosity will increase during the reaction, which will hinder the progress of the polymerization reaction, and if it exceeds 100 parts by weight, the viscosity of the resin dispersion will increase and the dispersion stability will decrease. This would also go against the purpose of resource conservation. More preferably, it should be designed to be kept at 30% by weight or less in the final resin dispersion. Further, the amount of the solvent can be further reduced by adding water or the like to the vinyl copolymer solution for dispersion and then distilling a low boiling point water-soluble solvent under reduced pressure. The above-mentioned polymerization reaction may be carried out according to a conventional solution polymerization reaction method, and is not particularly limited. Next, the vinyl copolymer resin solution can be dispersed in water by adding the resin solution into water and dispersing it, or conversely by injecting water into the resin solution and dispersing it. Regardless of which method is used, it is desirable to heat the system to 50 to 100°C and slowly add the mixture under stirring to achieve dispersion. On the other hand, the acids used to neutralize the aqueous resin dispersion can be mixed either on the side where they are added or injected, or conversely on the side where they are added or injected. In order to obtain a stable dispersion, a method is adopted in which a fixed amount of acids is first mixed into a resin solution, and then water is added and injected into the neutralized resin solution to disperse it. is desirable. The thus obtained dispersion of the present invention can be used as it is as a coating agent, but if necessary, pigments, plasticizers or other solvents may be added to the dispersion of the present invention, or other miscible substances may be added to the dispersion of the present invention. It can also be used as a blend with water-based resins. The resin dispersion of the present invention can be obtained as a cationic or amphoteric type, but the cationic type has excellent adhesion to the anionic component in the substrate to be coated, and moreover, it can be used in combination systems. case,
In other words, it has good adhesion to the anionic groups in the binder components contained in the undercoat and topcoat paints, or to the anionic fillers or pigments in other additive components, so it has good adhesion as a finishing agent. It also has the advantage of improving performance. On the other hand, amphoteric types can also be used in a wide pH range, and there is very little selectivity of substrates with respect to such adhesion. Furthermore, the dispersion of the present invention can be directly kneaded with pigments, and has the advantage of having almost no problems with dispersion stability or foaming, unlike emulsion polymers using emulsifiers. The dispersion of the present invention or the coating composition obtained from the dispersion can be applied by dipping, brushing, spraying, roll coating, etc., and can be applied to wood, paper, fibers, etc. It can be applied to surfaces such as plastics, ceramics, leather, inorganic cement base materials, iron, and non-ferrous metals. Further, the use of the dispersion liquid of the present invention is not limited to painting, but can be used for a wide variety of purposes such as impregnation and adhesion. Next, the present invention will be specifically explained with reference to Examples and Comparative Examples, where all parts and percentages are based on weight unless otherwise specified. Example 1 In two flasks equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, dropping funnel and inert gas inlet,
300 parts of butyl cellosolve and 70 parts of "polyethylene glycol #6000" [polyethylene glycol manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.; average molecular weight = 2700-3400]
The temperature was raised to 120°C while blowing nitrogen gas. Separately, 455 parts of methyl methacrylate, 210 parts of n-butyl acrylate, and 35 parts of dimethylaminoethyl acrylate were weighed and mixed in advance, and on the other hand, 14 parts of t-butyl hydroperoxide was weighed in advance and the mixture was added from a separate drip port. It took 3 hours for each drop to polymerize in a dropwise manner.
The polymerization was further maintained at the same temperature for 2 hours to complete the polymerization. Thereafter, the mixture was cooled to 80°C, and a solvent prepared by dissolving 6 parts of 88% formic acid in 870 parts of water was added dropwise over 2 hours to achieve dispersion, and then the temperature was lowered to 25°C. The target resin dispersion obtained in this way has a non-volatile content (NV) of 40%, a viscosity (Bruck-Field viscosity at 25°C; hereinafter the same) of 2500 cps,
And the pH was 5.6. Example 2 In a flask similar to Example 1, 300 parts of ethyl carbitol and 100 parts of "polyethylene glycol #6000" were charged and heated to 100°C in a nitrogen stream, while 421 parts of methyl methacrylate,
224 parts of 2-ethylhexyl methacrylate and 35 parts of dimethylaminoethyl methacrylate were weighed and mixed in advance, along with 7 parts of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, and these were added from separate dropping ports. After the mixture was injected and polymerized dropwise for 3 hours, the same temperature was further maintained for 2 hours to complete the polymerization. After that, it was cooled to 90℃ and 907 parts of water was added dropwise over 2 hours to achieve dispersion.
The mixture was cooled to ℃ and allowed to cool down. The target resin dispersion obtained here has an NV of 40%,
The viscosity was 2500 cps and the pH was 6.1. Example 3 In a flask similar to Example 1, 150 parts of isopropyl alcohol and 150 parts of isopropylene glycol were added.
150 parts and "Polyethylene Glycol #4000"
150 parts of [product of the same company; average molecular weight = 7,400 to 9,000] was charged, and the temperature was raised to 80°C in a nitrogen stream. Separately, 266 parts of styrene, methyl methacrylate
70 parts of t-butylperoxy-2-
Seven parts of ethylhexanoate were weighed out, and these were injected from separate dropping ports to uniformly drop-polymerize over 3 hours, and the polymerization was further maintained at the same temperature for 2 hours to complete the polymerization. . Then, at the same temperature, 7 parts of 88% formic acid was added.
A solution prepared by dissolving 807 parts of water was added dropwise over 2 hours to disperse the solution, and then the temperature was lowered to 25°C. The resin dispersion obtained here has an NV of 40% and a viscosity of
It was 2700cps and PH was 5.6. Comparative Example 1 Same as Example 1 except that the same amount of "polyethylene glycol #6000" was added and dissolved after the polymerization of the polymerizable vinyl monomer was completed, and then dispersed with water. When similar operations were repeated, the viscosity of the system increased significantly and a stable dispersion could not be obtained. Comparative Example 2 A control was carried out in the same manner as in Example 1, except that the same amount of methacrylic acid was used instead of dimethylaminoethyl acrylate, and 876 parts of water was used instead of the formic acid aqueous solution. A resin dispersion liquid was obtained. This one has a NV of 40%, a viscosity of 310 cps, and a PH of 5.4
It was something like that. Comparative Example 3 The polymerization temperature was 80°C, and the monomer dropping time was 3
By the usual emulsion polymerization method using an emulsifier, with a holding time of 3 hours after the completion of dropping,
An emulsion polymer was obtained using the following raw materials. Methyl methacrylate 65 parts n-butyl acrylate 30〃 Methacrylic acid 5〃 Sodium dodecylbenzenesulfonate 4〃 Ammonium persulfate 0.3〃Water 156.4〃Total 260.7〃 The emulsion obtained here has an NV of 40%, a viscosity of 200 cps, and a PH of 3.5. It was hot. Comparative Example 4 Comparative Example 3 except that the raw materials were changed as shown below.
Emulsion and
A polymer was obtained. Methyl methacrylate 50 parts n-butyl acrylate 40〃 Methacrylic acid 10〃 Butyl cellosolve 70〃 t-Butyl peroxybenzoate 1〃 Triethylamine 12〃Water 70〃Total 253〃 The emulsion obtained here has an NV of 40%, a viscosity of 20000 cps, The pH was 9.2. Using the aqueous resin dispersions obtained in Examples 1 to 3 and the aqueous resins obtained in Comparative Examples 2 to 4, paints were prepared as shown below, and coatings were tested according to various tests as described below. The various coating films were then subjected to performance tests. Titanium oxide/silica/calcium carbonate = 50/
40/10 (weight ratio) PWC = 55% NV = 55% The results of the performance tests are summarized in Table 1, and the judgment criteria for each test are as follows. ○...Good △...Slightly poor ×...Poor The aqueous resin dispersion obtained in Example 2 was
The feature is that when the pH is set to the acidic side, the amino groups contained in the resin are neutralized and act as cations, whereas when set to the alkaline side, the carboxyl groups in the resin are neutralized and act as anions. This aqueous resin dispersion has good system stability in the pH range of 3 to 9, and can exhibit excellent adhesion effects on both anionic and cationic substrates. Incidentally, regarding how this dispersion liquid exhibits changes in viscosity within the above-mentioned PH range, the relationship between PH and viscosity is illustrated in FIG. 1. 【table】

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例2で得られた両性タイプ
の水性樹脂分散液についてPHと粘度との関係を示
したものであり、図中の横軸はPHを、縦軸は粘度
(cps)を表すものとする。
Figure 1 shows the relationship between PH and viscosity for the amphoteric type aqueous resin dispersion obtained in Example 2 of the present invention, where the horizontal axis represents PH and the vertical axis represents viscosity (cps). shall represent.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第3級アミノ基を持つたα,β−エチレン性
不飽和単量体の2〜35重量部と、これと共重合可
能なる他のα,β−エチレン性不飽和単量体の98
〜65重量部とを、600〜20000なる分子量を有す
る、ポリエチレングリコールを必須とするポリア
ルキレングリコールを溶解させた水溶性有機溶媒
の溶液中で、重合せしめて得られる共重合体と、
上記水溶性有機溶媒および上記ポリアルキレング
リコールとから成る、水性樹脂分散液。 2 600〜20000なる分子量を有する、ポリエチレ
ングリコールを必須とするポリアルキレングリコ
ールを溶解させた水溶性有機溶媒の溶液中で、ま
ず、第3級アミノ基を持つたα,β−エチレン性
不飽和単量体の2〜35重量部と、これと共重合可
能なる他のα,β−エチレン性不飽和単量体の98
〜65重量部とを重合せしめ、次いで、かくして得
られる共重合体を、水で以て分散せしめることを
特徴とする、上記共重合体と、上記水溶性有機溶
媒および上記ポリアルキレングリコールとから構
成される水性樹脂分散液の製造法。
[Scope of Claims] 1. 2 to 35 parts by weight of an α,β-ethylenically unsaturated monomer having a tertiary amino group and other α,β-ethylenically unsaturated monomers that can be copolymerized therewith. 98 of monomer
- 65 parts by weight in a solution of a water-soluble organic solvent in which a polyalkylene glycol having a molecular weight of 600 to 20,000 and essentially including polyethylene glycol is dissolved, and
An aqueous resin dispersion comprising the above water-soluble organic solvent and the above polyalkylene glycol. 2. First, in a solution of a water-soluble organic solvent in which polyalkylene glycol, which has a molecular weight of 600 to 20,000 and essentially includes polyethylene glycol, is dissolved, an α,β-ethylenically unsaturated monomer having a tertiary amino group is dissolved. and 98 parts by weight of other α,β-ethylenically unsaturated monomers that can be copolymerized therewith.
-65 parts by weight, and then the copolymer thus obtained is dispersed with water, and is composed of the above-mentioned copolymer, the above-mentioned water-soluble organic solvent, and the above-mentioned polyalkylene glycol. A method for producing an aqueous resin dispersion.
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